Введение 4
Глава 1. Ортоферриты RFeO3 и магнитная мультиферроидность 6
1.1. Ортоферриты RF eO3 6
1.2. Классификация мультиферроиков 6
1.2.1. Магнетизм и сегнетоэлектричество в одном веществе 6
1.2.2. Мультиферроики I типа 8
1.2.3. Мультиферроики II типа 9
1.3. Магнитные и магнитоэлектрические свойства RFeO3 11
1.3.1. Кристаллическая структура соединений RFeO3 11
1.3.2. Магнитная структура соединений RFeO3 13
1.3.3. Магнитоэлектрические свойства RFeO3 14
1.3.4. Магнитная структура ErFeO3 14
Глава 2. Методика исследования 17
2.1. Рентгеноструктурный анализ 17
2.1.1. Порошковая дифракция 20
2.1.2. Обработка порошковых рентгенограмм. Программный комплекс
FullProf. Метод Ритвельда 21
2.2. Экспериментальное оборудование 28
Глава 3. Структурные исследования ErFeO3 30
3.1. Подготовка образца 30
3.2. Проведение измерений. Условия проведения эксперимента 32
3.3. Обработка результатов 33
3.3.1. Алгоритм уточнения кристаллической структуры 34
3.4. Определение параметров обменных связей 45
3.5. Обсуждение полученных результатов 46
Заключение 50
Список использованной литературы 51
Поиск материалов, обладающих одновременно двумя типами упорядочения: магнитного и сегнетоэлектрического, представляет актуальную проблему в последние десятилетия. Такой интерес спровоцирован теоретическим предсказанием термодинамического магнитоэлектрического эффекта И.Е. Дзялошинским и последующим его экспериментальным обнаружением. Этот эффект заключается в индуцировании магнитным полем электрической поляризации. Ранее идея о том, что существуют системы с возможностью управления их электрическими свойствами с помощью магнитного поля и наоборот, была высказана Пьером Кюри. Дальнейшие исследования магнитоэлектрического эффекта были направлены на поиск новых веществ, имеющих ярко выраженную перекрестную связь магнитных и электрических свойств.
Такими веществами являются мультиферроики, которые могут быть использованы в устройствах магнитной записи и хранения информации, сенсорах, датчиках магнитного поля, СВЧ - технике. К веществам обладающими свойствами мультиферроиков относятся семейства ортоферритов, которые имеют вид соединения RFeO3 (R - редкоземельный элемент).
Кристаллическая структура соединения определяет его физические свойства, в том числе свойства его магнитной структуры. Поэтому, прежде чем приступать к изучению магнитных и магнитоэлектрических свойств какого-либо соединения, следует как можно больше узнать о ее кристаллической структуре.
Целью данной работы является уточнение параметров кристаллической структуры редкоземельного ортоферрита ErFeO3. В качестве метода проведения эксперимента, выбран метод порошковой рентгеновской дифракции. Этот метод удобен для исследований при различных температурах, при этом ранее исследования по температурной эволюции параметров кристаллической структуры в орторомбических ферритах практически не проводилось. Порошковая рентгеновская дифракция существенно упрощает процесс описания малоизученных или новых соединений. Параметрами, уточняемыми в работе, являются: параметры элементарной ячейки, координаты атомов, длины и углы обменных связей в железной подрешетке ортоферрита - ErFeO3.
В данной работе, были проведены рентгеноструктурные исследования редкоземельного ортоферрита ErFeO3в температурном диапазоне 4-300 К. Получен набор рентгенограмм для каждой измеренной температуры.
На основе рентгеноструктурного исследования выполнено уточнение кристаллической структуры соединения ErFeO3методом Ритвельда в програмном комплексе FullProf. для температур 4, 60, 130, 200, 300 К.
Получены температурные зависимости параметров косвенных обменных связей железной магнитной системы в эрбиевом ортоферрите. В результате анализа зависимостей температурной эволюции соединения выдвинута версия о связи изменения обменной связи из-за магнитострикционного перестроения железной подрешетки.
Дальнейшая перспектива исследований соединения ErFeO3заключается в исследовании его магнитной структуры методом нейтронной дифракции.
